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Estudo publicado na Nature mostra que pesquisadores do MIT conseguiram aumentar a resistência de polímeros ao inserir ligações químicas sacrificiais, uma estratégia que dissipou impactos supersônicos em testes de laboratório e pode orientar novas aplicações em capas de eletrônicos, solados, materiais industriais e pneus menos sujeitos ao desgaste.
Pneus podem ganhar uma nova geração de borrachas mais duráveis a partir de uma descoberta do MIT publicada em 3 de junho na Nature: polímeros comuns ficaram mais resistentes quando foram projetados para quebrar em pontos químicos específicos.
A pesquisa parte de um problema cotidiano. Quedas de celulares, colisões com objetos rígidos e derrapagens em rodovias concentram energia em áreas pequenas. Nos pneus, esse tipo de esforço pode liberar fragmentos minúsculos de borracha no ar.
Como os pesquisadores tornaram o plástico mais resistente
A equipe trabalhou com ligações químicas enfraquecidas, chamadas mecanóforos. Elas foram distribuídas em polímeros para funcionar como pontos de sacrifício. Quando uma fissura começa a avançar, essas ligações se rompem primeiro e desviam parte da energia.
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Jeremiah Johnson, professor de Química A. Thomas Geurtin no MIT e integrante do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer, afirmou que os agentes de reticulação podem aumentar substancialmente a energia absorvida pelo material sob impacto balístico.
O ponto central é que o material não fica mais forte por ser simplesmente rígido. Ele ganha resistência porque aceita uma ruptura controlada em regiões específicas, mantendo a estrutura ao redor mais estável durante a deformação rápida.
Esse caminho surgiu de um estudo de 2023, no qual ligações fracas já haviam sido usadas para impedir a ruptura lenta de polímeros. A nova etapa adaptou a estratégia para choques súbitos e de alta velocidade.
Teste simulou impactos em velocidade supersônica
Para medir o efeito, os pesquisadores usaram o Teste de Impacto de Microprojéteis Induzido por Laser, conhecido pela sigla LIPIT. O sistema lançou pequenas esferas de sílica contra filmes finos de plástico modificado.
As microesferas atingiram os materiais a 750 metros por segundo, velocidade superior a 1.600 milhas por hora. Nessas condições, o poliestireno comum se estilhaçava ou era perfurado com facilidade.
O poliestireno reticulado por mecanóforos absorveu mais energia de impacto que o poliestireno padrão. Durante o choque, os pesquisadores observaram o aquecimento local do material e a formação de uma “zona móvel”.
Nessa zona, as ligações mecanóforas se rompem seletivamente pela ação da força. A energia destrutiva passa a ser consumida nessa quebra controlada, em vez de atravessar o material e provocar falhas maiores.
Keith Nelson, autor sênior do estudo, explicou que o método permitiu extrair informações das velocidades das partículas antes e depois da penetração em camadas finas, além de revelar padrões de deformação durante e após o impacto.
Pneus estão entre as aplicações em estudo
Depois dos testes com poliestireno, a equipe replicou o efeito na borracha de estireno-butadieno-estireno, conhecida como SBS. Esse material é usado em solados de calçados, asfalto e telhados.
Agora, os pesquisadores exploram a aplicação da estratégia em borracha de estireno-butadieno para pneus de veículos. A possibilidade interessa porque o desgaste dos pneus responde por pelo menos 10% dos microplásticos no mundo.
Se a tecnologia avançar, pneus mais resistentes poderiam sofrer menos desgaste e ter menor risco de estouros. O mesmo princípio também pode ser aplicado a capas protetoras de eletrônicos e objetos plásticos expostos a impacto.
A etapa seguinte será verificar se o comportamento observado nos filmes finos pode ser reproduzido em formulações maiores, compatíveis com usos industriais e exigências de segurança de desempenho contínuo.
Ainda se trata de uma linha de pesquisa em desenvolvimento, testada em laboratório com filmes finos e microprojéteis. O avanço, porém, mostra uma alternativa à busca tradicional por plásticos apenas mais duros.
Em vez de tentar impedir qualquer quebra, o MIT demonstrou que a quebra seletiva pode ser parte da solução. Para pneus e outros polímeros, a resistência pode depender justamente de saber onde o material deve ceder.
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